【正文】 知作 用在滾筒表面的壓力 σ 為快繩 拉力對滾筒施加的主要載荷。另外 ，我們對此模型還要進(jìn)行 如下簡化：忽略退刀槽和砂輪越程槽；忽略滾筒上的繩槽等。我們對滾筒作如下簡化： 21 忽略邊界處的倒 角；忽略退刀槽和砂輪越程槽；簡化后的模型如圖 所示。滾筒軸在工作中受力比 較復(fù)雜，變化較大，其主要影響因素有三個方面，一是在起下鉆工作過程中，由 于井深或立根數(shù)的變化而引起快繩拉力和扭矩的變化；二是由于工作中滾筒纏繩 半徑即快繩所在纏繩層次變化引起快繩拉力及滾筒軸彎、扭矩的變化；三是滾筒 纏繩拉力位置的改變，即快繩作用點距筒體兩端支點距離的改變而引起滾筒彎、 扭的變化等。 ZJ50 型絞車滾筒軸的靜力分析 建立滾筒軸模型 在 PRO/E 中建立滾筒軸的三維模型后，選擇 SAT 文件類型存盤。滾筒 18 內(nèi)表面處最大應(yīng)力達(dá) 。簡化后的模型如圖 所示： 15 滾筒材料溫室性能參數(shù) 滾筒材料選用 ZG35CrMo，其溫室性能參數(shù)如表 ： 表 ZG35CrMo 溫室性能參數(shù) 模型的網(wǎng)格劃分 滾筒采用自由網(wǎng)格劃分方式，網(wǎng)格生成后的滾筒有限元模型如圖 所示： 密度（ Kg 鋼（剎）帶鉚接強度校核計算 14 固定端總拉力，（兩條帶上拉力之和） T= 鋼帶與固定端吊耳處采用鉚釘 12X40 12 件鉚接 計算鋼帶與固定端吊耳處的聯(lián)接強度 鉚釘： 選用材料 Q235Ab ≥ 380～ 470Mpa， s≥ 220Mpa 鉚釘剪切強度 : τ ＝ 4Fｍ dZ≤［ τ ］ 主剎車帶校核結(jié)論 通過對剎帶的設(shè)計計算，計算結(jié)果符合 API Spec 7k20xx 第 4 版及 增補 2《鉆井和井口操作設(shè)備規(guī)范》規(guī)定的要求。 鋼（剎）帶兩端的拉力和制動力的計算 最大制動力矩： max M = M 靜 ＋ M 慣 由于 M 慣 計算起來相當(dāng)復(fù)雜，取 max M = M 靜 式中； —— 動載系數(shù)，通常 =～ ，取 =2 計算。裝配管理：Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插 入”、“對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。 基于特征的參數(shù)化造型： Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何 模型的構(gòu)造要素。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立 用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。經(jīng)過 10 余年的發(fā)展， Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭 羊。絞車的輔助剎車采用先進(jìn)的美國伊頓公司 236WCB2 剎車，與滾筒軸之間采用漸開線花鍵聯(lián)接，手動離合。整個絞車安裝在一個用金屬材料焊接 而成的絞車底撬上，輸入軸、中間軸、滾筒軸和貓頭軸通過軸承座固定在絞車墻 9 板孔內(nèi)，滾筒軸一側(cè)裝有伊頓輔助剎車，滾筒軸另一側(cè)裝有氣控箱及帶剎 的剎把， 便于集中操作，滾筒軸滾筒的下面，絞車底撬上裝有剎車機構(gòu)，通過剎帶與滾筒 剎車鼓組成剎車的主制動系統(tǒng)。 設(shè)計執(zhí)行的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) API Spec7 旋轉(zhuǎn)鉆井設(shè)備規(guī)范 API Spec7F 油田用鏈條和鏈輪規(guī)范 API Spec7K 旋轉(zhuǎn)鉆柱部件規(guī)范 API Spec8A 鉆井和采油提升設(shè)備規(guī)范 API Spec9A 鋼絲繩規(guī)范 API RP500 石油設(shè)備電氣裝置安裝場所分類 ZJ50 型絞車結(jié)構(gòu)及工作原理 絞車結(jié)構(gòu)組成 ZJ50 型動力絞車采用模塊化設(shè)計，將兩臺 合 成整體，并合理地將機、電、氣、液有機的結(jié)合在一起，控制絞車的各個動作， 使絞車結(jié)構(gòu)更緊湊，操作更方便、安全，增強了鉆機的移運性，減少了設(shè)備安裝 的工作量。 （ 4）絞車要有靈活而可靠的剎車機構(gòu)及強有力的輔助剎車，能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)鉆壓， 均勻地送進(jìn)鉆具。 6 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)及要求 1．通過對 ZJ50 型絞車的工作原理、結(jié)構(gòu)組成和傳動系統(tǒng)的研究，闡述 ZJ50 型絞車具有傳動簡單，功率大且利用率高，調(diào)速性能好，安全可靠等優(yōu)點。 4． 設(shè)計趨于人性化 新型鉆機充分體現(xiàn)以人為本的思想，最大限度滿足 HSE 要求：護(hù)欄、梯子要 滿足安全規(guī)定。 3．控制趨于自動化 頂驅(qū)、盤式剎車技術(shù)的逐步成熟，以及電動控制技術(shù)、液壓驅(qū)動技術(shù)和可靠 性的逐步提高，為實現(xiàn)鉆機控制的自動化提供了可能，再加上海洋及深井等復(fù)雜 工況下，鉆井工藝及成本對鉆井裝備的要求使得鉆機控制自動化成為鉆機發(fā)展的 一個重要趨勢。目前美國可提供 476． 25 mill 105MPa防噴器。美國 Emseo 公司研制的號稱世界上第一臺輸人功率為 3 676 kW 的絞車已問世，該 絞車由 4 臺大扭矩的直流電動機驅(qū)動，采用強制水冷盤式剎車，起升鋼絲繩直徑 5Omln。近年來，國外鉆機在傳動方式和結(jié)構(gòu)形式方面發(fā)展很快，交流 變頻電驅(qū)動已經(jīng)廣泛使用，頂驅(qū)發(fā)展也十分迅速。已有一批國產(chǎn)石油鉆機在國外承擔(dān)鉆井作業(yè)服務(wù)，有一些在國內(nèi)區(qū)塊承擔(dān)反承包鉆井，并受到好評。二是鉆探深度 (地質(zhì)構(gòu)造 )，它決定鉆機的 市場方向是淺井、中深井還是深井。在此背景下，作為海洋工程裝備必不可缺少的海洋鉆機必定有大量的 市場需求。 單軸絞車?；窘Y(jié)構(gòu)構(gòu)成： 滾筒、滾筒軸總 成； 制動機構(gòu)：主剎車和輔助剎車； 貓頭和貓頭軸總成； 傳動系統(tǒng)：傳遞動力、內(nèi)變速（多擋位）； 控制系統(tǒng)：離合器、摘掛擋、 司鉆控制臺； 其它：潤滑系統(tǒng)、殼體支撐系統(tǒng)。 ZJ50 絞車傳動簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，功率大且利用率高，調(diào)速性能好，安全可靠。保密的論文（設(shè)計）在解密后適用本規(guī)定。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 、圖表要求： 1）文字通順 ，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 關(guān)鍵詞 ：絞車傳動系統(tǒng)， Pro/E，滾筒和滾筒軸， ANSYS，靜態(tài)和模態(tài)分析 Abstract Oil drilling rig is a very important tool in exploration and development of oil and gas. Oil drilling rig generally consists of Rotating equipment, recycling equipment, lifting equipment, power equipment, transmission equipment, control systems and equipment, drilling rig substructure and auxiliary equipment. The winch is an important mechanism of drill speed changes in oil and maintains constant drilling pressure and is also a core ponent of a drilling rig, directly determining the drilling ability. Traditional mechanical draw works bulky, heavy, plicated construction, so it is difficult to satisfy the requirement of new drilling winch is simple, pact structure, large power and high utilization rate, good speed performance, safe and reliable. Base on the study of the overall structure and working principle of ZJ50 winch, we make threedimensional modeling of ponents of transmission system by Pro/E. And then check the safety of drum, drum shaft and other important ponents. Last, finite element analysis on the drum, drum shaft and drum shaft assembly by ANSYS. From the results of the verification ， we know that the design of ZJ50 winch is reasonable, and it can meet the normal requirements. The optimization of ZJ50 transmission system provides a theoretical reference for the winch development, and has certain engineering application value. Key Words: Winch transmission system, Pro/E, Roller and roller shaft, ANSYS, The static and modal analysis 目 錄 摘要 Abstract 第一章緒論 ...................................................................................................................... 1 石油鉆機結(jié)構(gòu)簡介 .............................................................................................. 1 絞車的結(jié)構(gòu)簡介 ................................................................................................. 1 絞車的功能及分類 .............................................................................................. 2 本次畢業(yè)設(shè)計的研究背景與意義 ......................................................................... 3 石油鉆機國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r ................................................................................ 3 石油鉆機國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r ......................................................................... 3 石油鉆機國外的發(fā)展?fàn)顩r ......................................................................... 4 本次畢業(yè)設(shè)計目的 .............................................................................................. 5 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)及要求 ................................................................................ 6 第二章 ZJ50 型絞車傳動系統(tǒng)介紹 .................................................................................... 7 ZJ50 型絞車的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計原則 ............................................................ 7 絞車的使用工況及要求 ............................................................................ 7 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計原則 ......................................................................... 7 ZJ50 型絞車結(jié)構(gòu)及工作原理 .............................................................................